CN1141469C - 循环冲洗碎粪厕具及厕所无水源冲洗*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节省冲洗液的循环冲洗碎粪厕具、一种碎粪厕具的尿液收集装置、一种变尿液为冲洗液的自动药液添加装置、一种非大便自动识别的方法以及用这些装置及方法组合成的一种无水源厕所冲洗***。该***可独立依靠尿液作为冲洗液，实现卫生冲洗、污物无臭、排放可控，用厕者可无需对厕所施加任何操控便可实现厕所的正常冲洗及运转。

Description

循环冲洗碎粪厕具及厕所无水源冲洗***

本发明涉及一种循环冲洗碎粪厕具、一种尿液收集装置、一种非大便自动识别方法以及上述装置和方法所构成的一种厕所无水源冲洗***。

人们无论是近游还是远行，无论是乘坐交通工具还是住店，都离不开厕所，而厕所的周围经常是没有水源的，这时的厕所要么受到水源的制约肮脏难忍，要么配备容量有限的水箱经常上水，还要节约使用，结果经常是难掩其臭；粪尿污物的排放也是一个令人类头疼的环保难题，在水源丰富的地方，连水冲厕也不例外；如果个别用厕者不自觉，便后不冲水，厕所的卫生就离不开维护人员。

现有的塑料袋打包式免水冲厕所虽然不用水，但它所产生的塑料和粪尿的混合污物难以降解、难以利用，且每人次使用成本较高。现有的一些节水型厕所虽然在节约用水的路上走出了不同距离但毕竟不能完全摆脱水源。现有的一些循环用水的厕所大都离不开过滤，因此需要不时地对滤网进行保养或更换，循环用水也需要不断更换。

本发明的目的是要提供一种厕具，以克服现有碎粪厕具用水较多的弊病，达到节约用水的目的。

本发明的另一个目的是要提供一种装置，它能使厕具在大小便时将尿液收集起来，以供厕具作为冲洗液用。

本发明的再一个目的是要提供一种自动的识别方法，它在众多用厕者的用厕行为中确认出“非大便”，以便***摆脱人工确认大小便的繁琐和不可靠，将用于这些“非大便”的冲洗液收回。

本发明的再一个目的是要提供一种厕所***，该***不依赖于任何水源，也不依赖于人工上水，具有厕盆冲洗功能，厕间和排出物都无恶臭，维护方便，在排放不方便的场合这种厕所***还可以将随机排放的污物暂存起来，有控制地排放。

为实现上述目的，本发明公开了一种循环冲洗碎粪厕具，它利用已排出的冲洗液再循环冲洗厕盆来达到节水的目的。

为实现上述目的，本发明公开了一种尿液收集装置，它利用在管道上加电磁阀，可以使厕具在具有尿液收集功能的同时，不影响其原来的冲洗、排粪、碎粪等功能。

为实现上述目的，本发明公开了一种非大便自动识别的方法，它根据用厕者上厕所所用的时间长短来区分大小便，将非大便识别出来。

为实现上述目的，本发明公开了一种厕所无水源冲洗***，它利用尿液收集装置收集尿液，利用循环冲洗碎粪厕具的节水功能使得这些尿液成为足够用来冲洗厕盆的冲洗液，再利用非大便自动识别的方法摆脱大小便识别对人工的依赖，从而最终实现不用水源冲洗厕所的目的。

本发明所述的循环冲洗碎粪厕具是针对现有碎粪厕具费水较多的弊病，利用其能将粪便和纸张能够打碎使得排出污物流动性较好并且具有一定压力和扬程的特点，在碎粪过程中将排出污物通过管道送回厕盆，使得冲洗液和污物的混合物沿厕盆、粉碎泵、管道、厕盆形成一个循环，这样只要时间允许，有限的冲洗液可以使得流经粪便的液体流量变成任意多，无论多么难冲洗的大便都会被冲洗掉并且被粉碎和冲洗液混合成粥状液体，最终将污物通过管道排放掉，这一过程结束后，厕盆里会残留粥状粪稀，用冲洗液再冲洗一遍即可。

本发明所述的尿液收集装置是利用尿液自身向下的重力和流动性较好的特点，利用大便流动性较差的特点，利用粉碎泵静止时对大便的阻挡作用，将尿液由粉碎泵出口经管道向下导出到集尿箱内。

上述尿液收集装置还可以带有自动药液添加装置，所述的药液是一种能将尿液除臭消毒的液态药剂，为使药液加入的更为合理、均匀、方便，将药液储存在一个储药罐内以供长期使用，通过管道将储药罐内的药液导入集尿箱，管道的通断受电磁阀的控制，这样电磁阀每开启一定时间就会有一定量的药液流入集尿箱。

本发明所述的非大便自动识别方法充分吸收了现有的厕所中利用探测装置提供的人离开信号进行大小便冲洗的思路，同时利用了探测装置提供的人进入厕所的信号，使厕所控制***根据从人进入厕所到离开厕所所用的时间对用厕者的用厕行为进行小便认定，该方法虽然不能肯定用厕时间大于某一特征值的用厕行为一定是大便，但是该方法能够肯定用厕时间小于某一特征值的用厕行为一定不是大便。有了这一判别方法对于非大便用厕行为，本发明所述的冲洗碎粪厕具可只进行简单冲洗，不经过粉碎，本发明所述的尿液收集装置可将用过的冲洗液由于不含大便仍然收回集尿箱而不必排放掉。

根据上述装置及方法制作的样品厕所经过一段时间的测试得到以下数据：每人次大/小便平均产生小便0.2～0.3升，这些小便绝大部分可以被收集，收集之后同约0.1％比例的药液混合即变成无臭液体成为理想冲厕冲洗液，且可保持约一星期不臭。这些冲洗液在冲洗大便时每人次消耗约0.5升，算上大便时收回的小便实际消耗小便0.2～0.3升，也就是消耗约一人次左右的小便。冲洗小便时所有的小便和冲洗液全部被收回集尿箱，不但不消耗冲洗液反而增加了一人次的小便。这样只要大小便的比例能够基本持平集尿箱中的冲洗液就应该不会用光，实际上小便的人次数量远远大于大便的人次数量，也就是说***很难面临冲洗液用光的问题。容积两百升左右的厕所的***物缓存装置，可以将厕所的排放周期延长至四天以上，排放物一米以外闻不到臭味，倒在下水道中具有良好的流动性，倒在沙地或土壤上一天以后变成粗纸状固体，体积重量缩小数十倍，倾倒月余后接掉粗纸状固体，土地并无异状。

上述实例证实，通过将本发明所公开的装置及方法有机组合，可以使厕所将有限的尿液变成变成充足的冲洗液源，可以使厕所的冲洗完全摆脱对水源的依赖，可以使厕所的排放变得无臭、可控，可以使厕所的正常运转摆脱对使用者自觉的依赖，从而使厕所变得更加智能化。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述的循环冲洗碎粪厕具的示意图。

图2是本发明所述的尿液收集装置的示意图。

图3是本发明所述的自动药液添加装置的示意图。

图4是本发明所述的非大便自动识别方法所依据的大小便时间统计图。

图5是厕所无水源冲洗***示意图。

图1所示循环冲洗碎粪厕具由厕盆3、粉碎泵5、集粪管18、碎粪管8、集粪电磁阀9、碎粪电磁阀12、冲洗管17、冲洗液泵23和控制电脑1组成。

粉碎泵5有电动机7、离心扇叶6和粉碎刀具4等部件组成，电动机7通电会带动离心扇叶6和粉碎刀具4一起旋转，离心扇叶6的离心作用可将厕盆3中的污物吸入并从粉碎泵5的出口泵出，而粉碎刀具4可将在此间进入泵体的固性物弄碎。

粉碎泵5的的上口位于厕盆3的底部出口并与之相连，出口除与集粪管18相连外还同碎粪管8相连，集粪管18和碎粪管8上各有一个电磁阀，分别是集粪电磁阀9和碎粪电磁阀12，分别控制这两条管道的通断。集粪管18的另一端将***物送出***，碎粪管的另一端进入并开口于厕盆3的底部对着大便的位置，冲洗管17一头接冲洗液或水源另一头开口于厕盆3，并能够使冲洗液冲洗到所有污物能够达到的范围，冲洗液在冲洗液泵23的作用下可以流入厕盆3。所有的用电器都受到控制电脑1的控制。

冲洗大便时，在控制电脑1的控制下，转动冲洗液泵23并延时一定时长，先使一定量的冲洗液或水进入厕盆3内，然后粉碎泵5运转并且碎粪电磁阀12开启，冲洗液就会在厕盆3、粉碎泵5、碎粪电磁阀12、碎粪管8、厕盆3所形成的环形路径上形成一个强制循环，这一循环持续一定的的时间会将厕盆3中的粪便冲入粉碎泵5粉碎并和冲洗液掺和在一起变成粥状液体。图1所示的正是这一工作状态。

在上一过程结束后，在控制电脑1的控制下，集粪电磁阀9开启，粉碎泵5运转，厕盆3中的污物就会经粉碎泵5、集粪电磁阀9、集粪管18排出厕具***。这时在厕盆3的底部会残存一些不含固形物的粥状粪泥，只要再启动冲洗液泵23使冲洗液冲洗厕盆3，厕盆3便很容易被冲干净了。

碎粪厕具经过添加这样的循环冲设计，可以将每次冲洗大便使用的冲洗液量由原来的6～12升减至0.5升左右，而不影响最终冲洗效果。

图2所示尿液收集装置由集尿管10、集尿电磁阀11、集粪电磁阀9、集尿箱22、控制电脑1组成，安装在普通厕具或碎粪厕具上，集尿管10和集粪管18一起连接于厕具的排放口，在集尿管10和集粪管18上分别安装集尿电磁阀11和集粪电磁阀9控制管道的通断，集尿管10的另一端连接到集尿箱22。在开始大小便直到冲洗厕盆之前的这一段时间，控制电脑1可以控制集尿电磁阀11打开，尿液会在重力的作用下由厕盆3经过粉碎泵5、集尿电磁阀11、集尿管10流入集尿箱22内，从而实现尿液收集。

如果厕盆3内有大便，集尿电磁阀11开启后，由于大便不易流动，很难流入集尿箱22，这样实现了固液分离，收集了大便中的尿液。

利用该装置可实现智能厕盆冲洗功能，即当冲洗大便时，在控制电脑1的控制下，集粪电磁阀9开启，污物会被由集粪管18排出厕具***；当冲洗小便时，由于厕盆3内无大便，所有尿液和冲洗液都可回收利用，集尿电磁阀11在控制电脑1的控制下开启，而将所有的冲洗液导入集尿箱。

图3所示自动药液添加装置由药罐14、加药导管16、加药电磁阀13和控制电脑1组成，加药导管16一端连接药罐14，另一端直接连接集尿箱22或通过集尿管10连接到集尿箱22，加药导管的通断受到加药电磁阀13的控制，加药电磁阀13又受控于控制电脑1。药罐14中储存着可使尿液在一段时间内无臭味的消毒药液15，控制电脑1可在每次尿液回收的过程中令加药电磁阀13打开一次，使得尿液和药液混合成能够冲洗厕所的冲洗液。

图4所示的是非大便自动识别方法所依据的大小便时间统计图，该图采用平面直角坐标来分析一个普通厕所的用厕人群大小便所耗时间的规律。该图的横坐标代表用厕所的时间，在该图中有两条曲线，实线反映了用厕所的时间和对应人次的规律，其纵坐标是用厕人次和用厕时间的微分；虚线反映了在某一时间前用完厕所的人次数量占总统计人次数量的比例，其纵坐标是百分比。该图是根据一个实际厕所的连续数百人次的大小便时间的采样情况绘出的，能够反映普通厕所的特征规律。

由图4的可以发现，实线的三个峰值分别代表男小便、女小便和大便的高峰时间，约90％的用厕人次发生在时间0～t0以内，在这一时间内几乎都是小便，经实际测试，受试者无法用少于t0的时间完成大便过程。也就是说可以下这样的结论，存在这样一个时间t0，在这一时间内任何人都不可能完成大便。根据我们的测试t0的值大约在1分钟至1.5分钟之间。

这一结论可以为我们找到一种利用上厕所时间来自动识别大小便的方法，即在控制电脑1上接能够探知厕所是否正在使用的探测装置2(如图5)(探测装置，可以是安装在厕间内的光电探测装置或是被动式人体红外探测器，可以是安装在厕间地板下的压力传感器，也可以是安装在厕所门锁或门插销上的行程开关，只要该装置的状态能够说明厕所里是否有人，如：厕所使用者进入厕间后，人体会遮挡或反射光电探测装置所发出的光线从而能够造成光电探测装置状态的改变，人体发出的红外线会引起被动式人体红外探测器状态的改变，人踩在厕间地板上会引起地板下压力传感器状态的改变，人将门插上或锁上造成行程开关开闭状态的改变，以上装置的状态都能够说明厕所里是否有人正在使用厕所)，探测装置2将所探测的信号送到控制电脑1上，控制电脑1不但根据探测装置2提供的用厕者离去的信号开始冲洗厕盆的过程，还利用探测装置2提供的用厕者进入厕所的信号开始计时，计时直到探测装置2提供用厕者离去信号为止，控制电脑1根据计时的长短来进行非大便认定，即厕所使用时间短于某一特征值t0时厕所使用者进行的肯定不是大便。鉴于个别用厕者小便时间极长，这一方法可能不能将所有的大小便区分开，但能将肯定不是大便的人次识别出来。之所以不将这种方法称作“小便自动识别方法”是因为在特征值t0以内离开厕所的不仅可能是小便，也可能是没有解便。

这一方法的发现为上述的尿液收集装置的智能厕盆冲洗功能摆脱对人工对大小便的认定，实现自动化提供了一种途径。该方法虽然不能完全识别所有的大小便，但就其能将大部分非大便(小便和没有解便)认定出来的功能来看，它能够使尿液收集装置将冲洗这些非大便的冲洗液和其中的尿液全部收回。

图5所示无水源冲洗***是将上述循环冲洗碎粪厕具、***物缓存装置，尿液收集装置、自动药液添加装置、非大便自动识别方法有机组合所构成的，也是这些装置和方法所组成的一种最佳实施方式。包括控制电脑1、探测装置2、厕盆3、粉碎泵5、碎粪管8、集粪电磁阀9、集尿管10、集尿电磁阀11、碎粪电磁阀12、加药电磁阀13、药罐14、药液15、加药导管16、冲洗管17、集粪管18、排放管19、排粪泵20、集粪箱21、集尿箱22和冲洗液泵23。

粉碎泵5连接于厕盆3的下部粪尿出口，粉碎泵5的出口连接集粪管18、集尿管10、碎粪管8三条管道，三条管道上分别安装有集粪电磁阀9、集尿电磁阀11、碎粪电磁阀12，分别用来控制这三条管道的通断，集粪管18的另一端连接集粪箱21，集尿管10的另一端连接集尿箱22，碎粪管8的另一端开口于厕盆3的底部对着大便位置，集粪箱21通过排粪泵20连接排放管19，集尿箱22通过冲洗液泵23连接冲洗管17，冲洗管17的另一端开口于厕盆3使冲洗液能够冲到厕盆该冲到的区域，加药导管16一端连接药罐14，另一端通过集尿管10连通到集尿箱22中，加药导管16上安装着加药电磁阀13，控制其通断。所有的用电器都受控制电脑1的控制。

根据这一实施例的结构，控制电脑1可在大小便开始时根据探测装置2送来的大小便开始的信号开始计时；在大小便进行的过程中令集尿电磁阀11打开，尿液会沿着粉碎泵5、集尿管10流入集尿箱22，实现固液分离集尿；在集尿过程中控制电脑1可以令加药电磁阀13开启，使药液15由药罐14、加药导管16流入集尿管10同被收集的尿液混合一并流入集尿箱22，实现药液到冲洗液的转变；在用厕者离开厕间时，控制电脑1根据探测装置2送来的大小便结束的信号停止计时得到计时结果t，并将这一时间同t0相比较，识别是否肯定是“非大便”以便决定采取不同的冲洗方案；如果t小于t0，则控制电脑1按“非大便”方案来进行冲洗，即启动冲洗液泵23和粉碎泵5，集尿箱22中的冲洗液被冲洗液泵23泵出沿冲洗液管17流入厕盆3对其进行冲洗，然后连同尿液一起被粉碎泵5吸入并泵出到集尿管10，仍然流回到集尿箱22中；如果t大于t0，则控制电脑1按大便方案来进行冲洗，即关闭集尿电磁阀11，开启碎粪电磁阀12，启动冲洗液泵23并维持一定时长，将约0.2～0.3升左右的冲洗液泵入厕盆3内，启动粉碎泵5，使冲洗液在由厕盆3、粉碎泵5、碎粪管8、厕盆3连通成的路径上形成循环流，借助该循环流将大便推入粉碎泵5粉碎，和冲洗液一起变成粥状液体，然后关闭碎粪电磁阀12，开启集粪电磁阀9，粥状粪液就会沿集粪管18流入集粪箱21内，再次启动冲洗液泵23并维持一定时长，将约0.2～0.3升左右的冲洗液泵入厕盆3内，就会将残留在厕盆3内的粥状粪液完全冲出去，由粉碎泵5泵出最终沿集粪管18流入集粪箱21；留在集粪箱21内的粥状粪液，在适当的时候(固定的排放时间、有人清运的时候等等)会在排粪泵20的作用下从排放管19流出***，实现可控排放。

Claims (6)

1、一种循环冲洗碎粪厕具，由厕盆(3)、粉碎泵(5)、集粪电磁阀(9)、碎粪电磁阀(12)、冲洗液泵(23)、控制电脑(1)及管件组成，粉碎泵(5)的入口和厕盆(3)的下方排粪口相连，粉碎泵(5)的泵出口和集粪管(18)相连，其特征在于：粉碎泵(5)的泵出口还和碎粪管(8)连接，碎粪管(8)的另一端开口于厕盆(3)的底部，集粪管(18)上装有集粪电磁阀(9)，集粪管(18)的通断受集粪电磁阀(9)的控制，碎粪管(8)上装有碎粪电磁阀(12)，碎粪管(8)的通断受碎粪电磁阀(12)的控制，所有的电器受控制电脑(1)的控制，在控制电脑(1)的控制下通过泵的转停和各电磁阀的通断可在同一厕具上实现循环碎粪功能、强制排粪功能和厕盆冲洗功能。

2、一种尿液收集装置，由冲洗液泵(23)、集尿箱(22)、集尿电磁阀(11)、管件及控制电脑(1)组成，其特征在于：集尿管(10)和厕具的排放口相连，集尿管(10)的另一端和集尿箱(22)相连，集尿管(10)上装有集尿电磁阀(11)，集尿管(10)的通断受集尿电磁阀(11)的控制，厕具的集粪管(18)上装有集粪电磁阀(9)，集粪管(18)的通断受集粪电磁阀(9)的控制，集尿箱(22)的底部通过冲洗液泵(23)与冲洗管(12)连接，所有的电器受控制电脑(1)的控制。

3、一种厕所无水源冲洗***，包括控制电脑(1)、探测装置(2)、厕盆(3)、粉碎泵(5)、碎粪管(8)、集粪电磁阀(9)、集尿管(10)、集尿电磁阀(11)、碎粪电磁阀(12)、冲洗管(17)、集粪管(18)、集尿箱(22)和冲洗液泵(23)其特征在于：粉碎泵(5)连接于厕盆(3)的下部粪尿出口，粉碎泵(5)的出口连接集粪管(18)、集尿管(10)、碎粪管(8)三条管道，三条管道上分别安装有集粪电磁阀(9)、集尿电磁阀(11)、碎粪电磁阀(12)，分别用来控制这三条管道的通断，集尿管(10)的另一端连接集尿箱(22)，碎粪管(8)的另一端开口于厕盆(3)的底部对着大便位置，集尿箱(22)通过冲洗液泵(23)连接冲洗管(17)，冲洗管(17)的另一端开口于厕盆(3)使冲洗液能够冲到厕盆该冲到的区域，所有的用电器都受控制电脑(1)的控制。

4、一种非大便自动识别方法，由能够探知厕所是否正在使用的探测装置(2)和控制电脑(1)组成，探测装置(2)将所探测的信号送到控制电脑(1)上，控制电脑(1)根据探测装置(2)提供的用厕者离去的信号开始冲洗厕盆的过程，其特征在于：控制电脑(1)还利用探测装置(2)提供的用厕者进入厕所的信号开始计时，计时直到探测装置提供用厕者离去信号为止，控制电脑(1)将测得的计时时间同预先存储于控制电脑(1)的特定时间值进行比较，来进行非大便的认定。

5、如权利要求4所述的非大便自动识别方法，其特征在于：所说的特定时间值为1～1.5分钟。

6、如权利要求2所述碎粪尿液收集装置，其特征在于：它带有自动药液添加装置，该装置由药罐(14)、加药电磁阀(13)、加药导管(16)、控制电脑(1)组成，加药导管(16)一端连接药罐(14)，另一端直接连通到集尿箱(22)或通过集尿管(10)连通到集尿箱(22)，加药导管(16)的通断受加药电磁阀(13)的控制，加药电磁阀(13)受控制电脑(1)的控制，控制电脑(1)在控制权利要求2所述碎粪尿液收集装置进行小便尿液收集功能和大便固液分离集尿功能时，能够同时控制加药电磁阀(13)开启并持续一定的时间后关闭，这样就会有一定量的药液会通过加药电磁阀(13)、加药导管(16)流入集尿箱(22)，实现自动药液添加。

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